本文關(guān)鍵詞：指紋安全認(rèn)證的不可逆變換技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)的生物特征識(shí)別技術(shù)日趨成熟,以指紋特征識(shí)別為例,無(wú)論是在精確度,還是在速度上,已經(jīng)完全達(dá)到了實(shí)用的要求,生物特征識(shí)別通常被視為身份識(shí)別的終極解決方案,在世界各個(gè)國(guó)家的公共安防、銀行、電子商務(wù)等重要領(lǐng)域得到了廣泛的推崇與應(yīng)用。然而在安全可信的身份識(shí)別認(rèn)證需求急速增長(zhǎng),身份信息需要數(shù)字化、隱性化的今天,人們對(duì)生物特征模板自身的安全性的重視還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。包括指紋特征在內(nèi)的一些生物特征具有終身不變的特性,這就預(yù)示著其一旦丟失了,就意味著永久地失去,沒(méi)有辦法重新發(fā)布模板來(lái)彌補(bǔ)損失。這些安全性威脅的存在,正在嚴(yán)重制約著基于生物特征識(shí)別的身份認(rèn)證技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。指紋特征作為生物特征的一種,對(duì)其安全性的研究已經(jīng)受到了越來(lái)越多的關(guān)注,因此,一種將指紋特征識(shí)別和密碼學(xué)相結(jié)合的技術(shù)——指紋安全認(rèn)證技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。生物特征識(shí)別技術(shù)應(yīng)用較為成熟,和密碼學(xué)相結(jié)合的綜合應(yīng)用前景更是十分樂(lè)觀。盡管指紋安全認(rèn)證技術(shù)近幾年來(lái)取得了很大進(jìn)展,但多數(shù)還是不能防范論文中所列舉出來(lái)的所有類(lèi)型的攻擊。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一是研究如何保護(hù)包括指紋在內(nèi)的生物特征模板,消除人們對(duì)生物特征識(shí)別安全性的擔(dān)憂(yōu),促進(jìn)生物特征識(shí)別技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。論文分別從哈希壓縮函數(shù)改進(jìn)、哈希迭代結(jié)構(gòu)改進(jìn)、基于細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)性的指紋特征信息構(gòu)造、不可逆變換函數(shù)構(gòu)造、構(gòu)建指紋特征加解密方案這幾個(gè)方面對(duì)指紋安全認(rèn)證技術(shù)進(jìn)行研究。論文的主要工作如下:(1)較系統(tǒng)地調(diào)研指紋安全認(rèn)證技術(shù)的研究進(jìn)展,綜述了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),分析其理論研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值,考察該技術(shù)的安全性需求,根據(jù)該技術(shù)的特點(diǎn),將不可逆性、局部平緩性、可撤銷(xiāo)性等安全性目標(biāo)放在首位,利用改進(jìn)后的哈希函數(shù)構(gòu)造出不可逆變換,改善變換技術(shù)的不可逆性,采用界限盒匹配技術(shù)滿(mǎn)足認(rèn)證過(guò)程中的局部平緩性,采用安全參數(shù)重置實(shí)現(xiàn)認(rèn)證技術(shù)中指紋模板的可撤銷(xiāo)性,并對(duì)相應(yīng)的密碼學(xué)基礎(chǔ)和指紋安全認(rèn)證技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。(2)論文對(duì)經(jīng)典的哈希函數(shù)SHA1和SHA2分別進(jìn)行了研究和改進(jìn),通過(guò)分析SHA1和SHA2易受到的攻擊,有針對(duì)性地提出了可以抵抗差分攻擊的SHA1和SHA2算法。論文從四個(gè)方面改進(jìn)了SHA1算法:一是優(yōu)化寄存器初始值;二是優(yōu)化加法常量參數(shù);三是改進(jìn)邏輯函數(shù);四是改進(jìn)壓縮函數(shù),并從兩個(gè)方面改進(jìn)SHA2算法:改進(jìn)壓縮函數(shù)和改進(jìn)消息擴(kuò)展算法。通過(guò)安全性分析,證明改進(jìn)后算法具有雪崩性、單向性、抗碰撞性等性質(zhì)。(3)論文從傳統(tǒng)的哈希函數(shù)經(jīng)典迭代結(jié)構(gòu)MD結(jié)構(gòu)所遭受的各種攻擊入手,對(duì)各類(lèi)攻擊進(jìn)行介紹和分析,對(duì)MD迭代結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),在迭代過(guò)程中加入了兩個(gè)安全參數(shù),改進(jìn)消息填充方案并提出了雙串行壓縮迭代結(jié)構(gòu)和交叉并行迭代結(jié)構(gòu):由于計(jì)算過(guò)程中的鏈接變量受到了更多消息塊的影響,使得雙串行結(jié)構(gòu)不僅可以避免傳統(tǒng)的二次碰撞攻擊、多碰撞攻擊、長(zhǎng)消息第二原像攻擊,而且加速了消息擴(kuò)散的雪崩性。將該結(jié)構(gòu)用于基于不可逆函數(shù)指紋加密方案,并在安全性分析和效率分析里證明該結(jié)構(gòu)在提高了MD迭代結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí),效率和經(jīng)典迭代結(jié)構(gòu)中的雙管道結(jié)構(gòu)相等。交叉并行結(jié)構(gòu)通過(guò)引入Truncation模塊和Iteration模塊,可以抵抗所有已知對(duì)MD結(jié)構(gòu)的攻擊,保持哈希函數(shù)的抗碰撞性,將哈希函數(shù)的安全性規(guī)約為壓縮函數(shù)的抗碰撞性。(4)論文研究基于不可逆函數(shù)的指紋安全認(rèn)證方案,分析現(xiàn)有的基于指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)的特征匹配方案存在的缺陷,提出基于細(xì)節(jié)點(diǎn)信息相對(duì)性的指紋特征,該特征在匹配過(guò)程中,不用進(jìn)行兩幅指紋圖像的預(yù)對(duì)齊操作,節(jié)省了匹配時(shí)間并消除了由于預(yù)對(duì)齊操作而引入的誤差。之后提出了基于德勞內(nèi)三角形的指紋特征,使用德勞內(nèi)三角形結(jié)合德勞內(nèi)四邊形構(gòu)造指紋特征,不僅解決了預(yù)對(duì)齊問(wèn)題,還提高了GAR,同時(shí)也提高了匹配速度,解決了大規(guī)模指紋庫(kù)的匹配速度慢的問(wèn)題。接著利用前面提出的改進(jìn)哈希函數(shù)構(gòu)造出單向的不可逆變換轉(zhuǎn)換函數(shù),在安全性分析中可以看出所構(gòu)造的不可逆變換具有不可逆性、局部平緩性、變換性和差異性等性質(zhì),并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建指紋加解密方案,結(jié)果表明本方案具有較好的FAR和FRR。隨著指紋識(shí)別和其他生物特征識(shí)別技術(shù)的廣泛應(yīng)用,亟須一個(gè)強(qiáng)有力的基于密碼學(xué)構(gòu)造的特征模板保護(hù)方案進(jìn)行安全性保護(hù),以滿(mǎn)足用戶(hù)在身份認(rèn)證過(guò)程中對(duì)隱私進(jìn)行保護(hù)的安全性需求。指紋特征的終身不變性和系統(tǒng)指紋特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的海量數(shù)據(jù)都對(duì)該技術(shù)的研究提出了極大挑戰(zhàn),尤其是在認(rèn)證技術(shù)諸如正確匹配率、錯(cuò)誤拒絕率、認(rèn)證速度等安全性目標(biāo)的苛刻要求下,更是對(duì)該技術(shù)是否能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展的嚴(yán)峻考驗(yàn)。面對(duì)挑戰(zhàn),根據(jù)安全性需求,對(duì)指紋安全認(rèn)證的不可逆變換技術(shù)進(jìn)行研究,從而使得用戶(hù)在身份認(rèn)證的過(guò)程中享受指紋或其他生物特征識(shí)別技術(shù)帶來(lái)極大便利的同時(shí),避免因隱私信息泄露而導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。
【關(guān)鍵詞】：指紋識(shí)別 串行雙管道結(jié)構(gòu) 不可逆函數(shù) 改進(jìn)SHA1 可撤銷(xiāo)模板
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TP309
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-31
• 1.1 指紋安全認(rèn)證技術(shù)研究背景13-19
• 1.1.1 指紋特征識(shí)別系統(tǒng)常見(jiàn)攻擊16-17
• 1.1.2 指紋安全認(rèn)證及其特點(diǎn)17-18
• 1.1.3 指紋安全認(rèn)證安全性需求18-19
• 1.2 論文相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展19-28
• 1.2.1 指紋特征模板保護(hù)技術(shù)研究現(xiàn)狀20-26
• 1.2.2 哈希函數(shù)研究現(xiàn)狀26-28
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)28-29
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)29-31
• 第2章 預(yù)備知識(shí)31-48
• 2.1 指紋特征提取技術(shù)31-33
• 2.2 指紋特征匹配技術(shù)33-35
• 2.3 FUZZY VAULT算法35-36
• 2.4 哈希函數(shù)36-47
• 2.4.1 哈希函數(shù)的定義和使用方式37
• 2.4.2 哈希函數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足的條件37-38
• 2.4.3 迭代型哈希函數(shù)的一般結(jié)構(gòu)38-42
• 2.4.4 經(jīng)典哈希函數(shù)42-46
• 2.4.5 針對(duì)哈希函數(shù)加密方法的常見(jiàn)攻擊46-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 第3章 SHA系列壓縮函數(shù)的改進(jìn)與不可逆函數(shù)構(gòu)造48-70
• 3.1 差分攻擊研究48-53
• 3.2 SHA1改進(jìn)算法53-57
• 3.3 SHA2改進(jìn)算法57-58
• 3.4 安全性及效率分析58-65
• 3.4.1 改進(jìn)SHA1安全性分析58-62
• 3.4.2 改進(jìn)SHA2安全性分析62-64
• 3.4.3 改進(jìn)SHA1和改進(jìn)SHA2的效率分析64-65
• 3.5 單向不可逆函數(shù)構(gòu)造65-68
• 3.5.1 基于改進(jìn)SHA1算法的不可逆函數(shù)65-67
• 3.5.2 基于改進(jìn)SHA2算法的不可逆函數(shù)67-68
• 3.6 本章小結(jié)68-70
• 第4章 哈希迭代結(jié)構(gòu)的研究與改進(jìn)70-83
• 4.1 MD結(jié)構(gòu)分析70-72
• 4.2 雙串行結(jié)構(gòu)72-74
• 4.3 交叉并行迭代結(jié)構(gòu)74-76
• 4.4 安全性及效率分析76-81
• 4.4.1 雙串行迭代結(jié)構(gòu)的安全性分析76-79
• 4.4.2 交叉并行迭代結(jié)構(gòu)的安全性分析79-80
• 4.4.3 迭代結(jié)構(gòu)的效率分析80-81
• 4.5 本章小結(jié)81-83
• 第5章 不可逆函數(shù)指紋加密變換83-110
• 5.1 基于細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)性的指紋特征84-85
• 5.1.1 基于細(xì)節(jié)點(diǎn)特征匹配存在的問(wèn)題84
• 5.1.2 基于細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)性指紋特征構(gòu)造84-85
• 5.2 基于德勞內(nèi)三角形的指紋特征85-92
• 5.2.1 德勞內(nèi)三角劃分85-87
• 5.2.2 基于德勞內(nèi)三角形&四邊形的指紋特征87-92
• 5.3 單向不可逆函數(shù)92-94
• 5.3.1 基于改進(jìn)SHA1算法的不可逆函數(shù)92-93
• 5.3.2 基于改進(jìn)SHA2算法的不可逆函數(shù)93-94
• 5.4 基于不可逆函數(shù)的指紋加解密方案94-97
• 5.4.1 密鑰綁定95-96
• 5.4.2 密鑰釋放96-97
• 5.5 安全性分析97-109
• 5.5.1 不可逆變換安全性分析97-106
• 5.5.2 指紋加密算法安全性分析106-109
• 5.6 本章小結(jié)109-110
• 第6章 總結(jié)與展望110-113
• 6.1 論文總結(jié)110-112
• 6.2 研究展望112-113
• 參考文獻(xiàn)113-121
• 致謝121-123
• 攻讀博士學(xué)位期間的研究成果123-124

  本文關(guān)鍵詞：指紋安全認(rèn)證的不可逆變換技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：409522